N-acetylotransferaza

N-acetylotransferaza aryloaminowa 2
Kreskówka przedstawiająca ludzką N-acetylotransferazę 2 w 3D
Identyfikatory
nr WE	2.3.1.5
Bazy danych
IntEnz	Widok IntEnz
BRENDA	Wpis BRENDY
ExPASy	Widok NiceZyme
KEGG	Wpis KEGG
MetaCyc	szlak metaboliczny
PRYM	profil
Struktury PDB	RCSB PDB PDBe PDB suma
Szukaj PKW artykuły PubMed artykuły NCBI białka

N-acetylotransferaza (NAT) jest enzymem , który katalizuje przeniesienie grup acetylowych z acetylo-CoA do aryloamin , arylohydroksyloamin i arylohydrazyn. Mają szeroką specyficzność w stosunku do amin aromatycznych , zwłaszcza serotoniny , a także mogą katalizować przeniesienie acetylu między aryloaminami bez CoA. N-acetylotransferazy to enzymy cytozolowe występujące w wątrobie i wielu tkankach większości gatunków ssaków, z wyjątkiem psa i lisa , które nie mogą acetylować ksenobiotyki . Grupy acetylowe są ważne w sprzęganiu metabolitów z wątroby, aby umożliwić wydalanie produktów ubocznych ( metabolizm fazy II ). Jest to szczególnie ważne w metabolizmie i wydalaniu produktów leczniczych ( metabolizm leków ).

Mechanizm enzymatyczny

Enzymy NAT różnią się obecnością konserwatywnej triady katalitycznej , która faworyzuje substraty z amin aromatycznych i hydrazyn . NAT katalizują acetylację małych cząsteczek poprzez reakcję podwójnego wypierania, zwaną reakcją ping-ponga bi bi. Mechanizm po sobie reakcji. W reakcji jeden acetylo-CoA początkowo wiąże się z enzymem i acetyluje ^Cys68 . W reakcji drugiej, po acetylo-CoA uwalniany, akceptor acetylu wchodzi w interakcję z acetylowanym enzymem, tworząc produkt. Ta druga reakcja jest niezależna od donora acetylu, ponieważ opuszcza enzym, zanim zwiąże się akceptor acetylu. Jednak, podobnie jak w przypadku wielu reakcji bi bi bi, możliwe jest współzawodnictwo między donorem a akceptorem acetylu o nieacetylowany enzym. Prowadzi to do hamowania zależnego od substratu przy wysokich stężeniach.

Przedstawienie mechanizmu enzymatycznego N-acetylotransferazy.

Struktura enzymu

Przedstawienie 3D miejsca aktywnego NAT2 i triady katalitycznej.

Dwa enzymy NAT u ludzi to NAT1 i NAT2 . Myszy i szczury wyrażają trzy enzymy, NAT1, NAT2 i NAT3. Stwierdzono, że NAT1 i NAT2 są blisko spokrewnione u dotychczas zbadanych gatunków, ponieważ oba enzymy dzielą 75-95% ich sekwencji aminokwasowej . Oba mają również cysteiny w miejscu aktywnym (Cys ⁶⁸ ) w regionie N-końcowym. Ponadto wszystkie funkcjonalne enzymy NAT zawierają triadę niezbędnych katalitycznie reszt składających się z tej cysteiny , histydyny i asparaginy . Wysunięto hipotezę, że działanie katalityczne leku na raka piersi , cisplatyny, jest związane z Cys ⁶⁸ . Inaktywacja NAT1 przez Cisplatynę jest spowodowana nieodwracalnym utworzeniem adduktu Cisplatyny z w miejscu aktywnym . C-koniec pomaga wiązać acetylo-CoA i różni się między NAT, w tym homologami prokariotycznymi.

NAT1 i NAT2 mają różne, ale nakładające się specyficzności substratowe. Ludzki NAT1 preferencyjnie acetyluje kwas 4-aminobenzoesowy (PABA), kwas 4-aminosalicylowy , sulfametoksazol i sulfanilamid . Ludzki NAT2 preferencyjnie acetyluje izoniazyd (leczenie gruźlicy ), hydralazynę , prokainamid , dapson , aminoglutetymid i sulfametazynę .

Znaczenie biologiczne

NAT2 bierze udział w metabolizmie ksenobiotyków , co może prowadzić zarówno do inaktywacji leków , jak i tworzenia toksycznych metabolitów , które mogą być rakotwórcze . Biotransformacja ksenobiotyków może zachodzić w trzech fazach . W fazie I do substratów wprowadzane są grupy reaktywne i polarne. W fazie II następuje koniugacja ksenobiotyków z gatunkami naładowanymi, aw fazie III wprowadzane są dodatkowe modyfikacje z mechanizmami wypływu prowadzącymi do wydalania przez transportery. Badanie asocjacyjne całego genomu (GWAS) zidentyfikowali ludzki NAT2 jako główny sygnał insulinooporności , kluczowy marker cukrzycy i główny czynnik ryzyka sercowo-naczyniowego i wykazano, że jest on powiązany z insulinoopornością całego ciała u myszy z nokautem NAT1 . Uważa się, że NAT1 odgrywa endogenną rolę, prawdopodobnie związaną z podstawowym metabolizmem komórkowym. Może to być związane z tym, dlaczego NAT1 jest szerzej rozpowszechniony wśród tkanek niż NAT2.

Znaczenie u ludzi

genów metabolizmu ksenobiotyków . Zarówno NAT1, jak i NAT2 są kodowane przez dwa wysoce polimorficzne geny zlokalizowane na chromosomie 8 . Polimorfizmy NAT2 były jedną z pierwszych odmian wyjaśniających tę międzyosobniczą zmienność metabolizmu leków . Te polimorfizmy modyfikują stabilność i/lub aktywność katalityczną enzymów, które zmieniają szybkość acetylacji leków i ksenobiotyków, cechę zwaną fenotypem acetylatora . W przypadku NAT2 fenotyp acetylatora jest opisywany jako wolny, pośredni lub szybki. Poza modyfikacją aktywności enzymatycznej, badania epidemiologiczne wykazały związek polimorfizmów NAT2 z różnymi nowotworami, prawdopodobnie z różnych środowiskowych czynników rakotwórczych .

Rzeczywiście, NAT2 jest wysoce polimorficzny w kilku populacjach ludzkich. Polimorfizmy NAT2 obejmują podstawienia pojedynczych aminokwasów R64Q, I114T, D122N, L137F, Q145P, R197Q i G286E. Są one klasyfikowane jako powolne acetylatory, podczas gdy NAT2 typu dzikiego jest klasyfikowany jako szybki acetylator. Powolne acetylatory są zwykle związane z toksycznością leków i podatnością na raka. Na przykład genotyp powolnego acetylatora NAT2 wiąże się ze zwiększonym ryzykiem raka pęcherza moczowego , zwłaszcza wśród palaczy papierosów. Polimorfizmy pojedynczych nukleotydów (SNP) NAT1 obejmują R64W, V149I, R187Q, M205V, S214A, D251V, E26K i I263V i są związane z genetyczną predyspozycją do raka , wad wrodzonych i innych chorób. Efekt SNP powolnego acetylatora w regionie kodującym działa głównie poprzez tworzenie niestabilnego białka, które agreguje wewnątrzkomórkowo przed ubikwitynacją i degradacją.

50% populacji Wielkiej Brytanii ma niedobór wątrobowej N-acetylotransferazy. Jest to znane jako ujemny status acetylatora. Leki, na które ma to wpływ, to:

• izoniazyd
• prokainamid
• hydralazyna
• dapson
• sulfasalazyna

Działania niepożądane związane z tym niedoborem obejmują neuropatię obwodową i hepatotoksyczność . Wydaje się , że najwolniejszy haplotyp acetylatora , NAT2*5B (najsilniejszy związek z rakiem pęcherza moczowego ), został wyselekcjonowany w ciągu ostatnich 6500 lat u mieszkańców zachodniej i środkowej Eurazji, co sugeruje, że powolna acetylacja dała tej populacji przewagę ewolucyjną, pomimo niedawnych niekorzystnych epidemiologicznych dane dotyczące wyników zdrowotnych.

Przykłady

Poniżej znajduje się lista ludzkich genów , które kodują enzymy N-acetylotransferazy:

Symbol	Nazwa
AANAT	N-acetylotransferaza aralkiloaminy
ARD1A	ARD1 homolog A, N-acetylotransferaza (S. cerevisiae)
GNPNAT1	N-acetylotransferaza glukozaminofosforanowa 1
HGSNAT	heparano-alfa-glukozaminidu N-acetylotransferazy
MAK10	Homolog MAK10, podjednostka aminokwasu N-acetylotransferazy (S. cerevisiae)
NAT1	N-acetylotransferaza 1 (N-acetylotransferaza aryloaminowa)
NAT2	N-acetylotransferaza 2 (N-acetylotransferaza aryloaminowa)
NAT5	N-acetylotransferaza 5 (związana z GCN5, przypuszczalna)
NAT6	N-acetylotransferaza 6 (związana z GCN5)
NAT8	N-acetylotransferaza 8 (związana z GCN5, przypuszczalna)
NAT8L	N-acetylotransferaza 8-podobna (związana z GCN5, przypuszczalna)
NAT9	N-acetylotransferaza 9 (związana z GCN5, przypuszczalna)
NAT10	N-acetylotransferaza 10 (związana z GCN5)
NAT11	N-acetylotransferaza 11 (związana z GCN5, przypuszczalnie)
NAT12	N-acetylotransferaza 12 (związana z GCN5, przypuszczalna)
NAT13	N-acetylotransferaza 13 (związana z GCN5)
NAT14	N-acetylotransferaza 14 (związana z GCN5, przypuszczalna)
NAT15	N-acetylotransferaza 15 (związana z GCN5, przypuszczalna)